工厂供电第5章电气设备的选择

信息工程与自动化学院.工厂供电.第5章电气设备的选择工厂供配电信息工程与自动化学院.工厂供电.电气设备的选择是供配电系统设计的重要步骤，其选择的恰当与否将影响到整个系统能否安全可靠的运行，故必须遵循一定的选择原则。本章对常用的高压电器即高压断路器、高压隔离开关、仪用互感器、母线、绝缘子、高压熔断器及成套配电装置（高压开关柜）等分别介绍了其选择方法，为合理、正确使用电气设备提供了依据。信息工程与自动化学院.工厂供电.第5章电气设备的选择5.1电气设备选择的一般原则5.2高压开关设备的选择5.3电力变压器的选择5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择5.5互感器的选择5.6高压开关柜的选择课堂练习信息工程与自动化学院.工厂供电.按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号等；按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。5.1电气设备选择的一般原则信息工程与自动化学院.工厂供电.5.1电气设备选择的一般原则5.1.1按正常工作条件选择电气设备(P82)1.电气设备型式：选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。信息工程与自动化学院.工厂供电.2．电气设备的额定电压：电气设备的额定电压UN应不低于其所在线路的额定电压UW•N，即：UN≥UW·N信息工程与自动化学院.工厂供电.3.电气设备的额定电流电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax（或计算电流IC），即：IN≥Imax或IN≥Ic信息工程与自动化学院.工厂供电.由于实际工作环境温度的不同，电气设备允许通过的电流需进行温度校正计算：其中---电气设备正常发热允许最高温度。---电气设备实际工作环境温度。0'40NNNNIIN我国规定的电器产品参考工作温度！信息工程与自动化学院.工厂供电.信息工程与自动化学院.工厂供电.2．短路动稳定校验当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件或式中：ish，Ish——三相短路电流的冲击值和冲击有效值;imax，Imax——设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。max)3(iishmax)3(IIsh信息工程与自动化学院.工厂供电.3．开关设备断流能力校验对要求能开断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即：或式中：，----电力系统在t秒（电器断开时间）时的三相最大短路电流（KA）与最大短路容量（MVA）；，----开关设备的开断电流（KA）与开断容量（MVA）。)3(max·kOFFSS）（3max·kOFFII）（3max·kI)3(max.kSOFFIOFFS信息工程与自动化学院.工厂供电.5.1.3常用电气设备的选择及校验项目(P83)供配电系统中的各种电气设备由于工作原理和特性不同，选择及校验的项目也有所不同，常用高低压设备选择校验项目如下：信息工程与自动化学院.工厂供电.设备名称选择项目校验项目额定电压(kV)额定电流(A)装置类型(户内/户外)准确度级短路电流开断能力(kA)二次容量热稳定动稳定高压断路器√√√√√√高压负荷开关√√√√√√高压隔离开关√√√√√高压熔断器√√√√电流互感器√√√√√√√电压互感器√√√√母线√√√√电缆√√√支柱绝缘子√√√穿墙套管√√√√√返回信息工程与自动化学院.工厂供电.5.2高压开关设备的选择（P83）高压断路器、负荷开关、隔离开关和熔断器的选择条件基本相同，除了按电压、电流、装置类型选择，校验热、动稳定性外，对高压断路器、负荷开关和熔断器还应校验其开断能力。高压断路器的选择(P83)高压隔离开关的选择(P84)高压熔断器的选择返回信息工程与自动化学院.工厂供电.5.2.1高压断路器的选择1.断路器的种类和类型高压断路器应根据设备安装的条件，环境等来选择断路器的类型和种类。常用的断路器类型主要有少油断路器、真空断路器、SF6断路器，由于真空断路器、SF6断路器技术特性比较好，少油断路器已经逐渐被它们代替。信息工程与自动化学院.工厂供电.2.开断电流选择高压断路器运行时应可以开断短路电流，所以断路器的额定开断电流应不小于短路电流周期分量的有效值，实际计算中我们一般根据次暂态电流来进行选择，即：或式中：，——短路电流与短路容量的次暂态值；，——断路器的开断电流与开断容量。''IIOFF''SSOFFISOFFIOFFS信息工程与自动化学院.工厂供电.3.短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流需满足：式中：—断路器的额定关合电流（kA）。4.常用高压断路器技术参数（P227附表15）shmciimci信息工程与自动化学院.工厂供电.信息工程与自动化学院.工厂供电.信息工程与自动化学院.工厂供电.例题：试选择某35KV变电所主变次总开柜的高压断路器，已知变压器35/10.5kV,5000KVA,三相最大短路电流为3.35kA，冲击短路电流为8.54kA，三相短路容量为60.9MVA，继电保护动作时间为1.1s。解：因为户内型，故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电流选择断路器的额定电流。查附录表，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和计算选择结果列于下表，从中可以看出断路器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。信息工程与自动化学院.工厂供电.高压断路器选择校验表序号SN10-10I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kV≥UW·N10kV合格2IN630A≥IC275A合格3IOC16kA≥Ik（3）3.35kA合格4imax40kA≥ish(3)8.54kA合格5It^2×t162×4=1024≥I∞^2×tima3.352×(1.1+0.1)=13.5合格信息工程与自动化学院.工厂供电.1.隔离开关的作用：2.隔离开关的选择：只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。3.常用隔离开关技术参数（P227附表14）5.2.2高压隔离开关的选择信息工程与自动化学院.工厂供电.信息工程与自动化学院.工厂供电.例题：按上例所给的电气条件，选择柜内高压隔离开关。解：由于10kV出线控制采用成套开关柜，选择GN-10T/600高压隔离开关。选择计算结果列于表。信息工程与自动化学院.工厂供电.高压隔离开关选择校验表序号GN86-10T/600选择要求安装地点电气条件结论项目数据项目计算数据1UN10kV≥UW·N10kV合格2IN600A≥Ic275A合格3imax52kA≥ish(3)8.54kA合格4It^2×t202×5=2000≥I∞^2×tima3.352(1.1+0.1)=13.5合格信息工程与自动化学院.工厂供电.练习题：试选择如图所示变压器10.5kV侧高压断路器QF和高压隔离开关QS。已知图中K点短路时I’’=I∞=4.8kA,继电保护动作时间tp=1S。拟采用快速开断的高压断路器，其固有分闸的时间ttr=0.1S,采用弹簧操作机构。信息工程与自动化学院.工厂供电.计算数据ZN13-10I型断路器GN6-10T型隔离开关工作电压10kV最大工作电流439.9A短路电流4.8kA短路电流冲击电流12.24kA热稳定性校验I∞2timar=4.82×1.1=25.34A2s额定电压UN=10kV额定电流IN=1000A额定开断电流IOFF=31.5kA极限过电流峰值imax=80kA热稳定值It2t=31.52×4=3969A2s额定电压UN=10kV额定电流IN=600A额定开断电流----极限过电流峰值imax=52kA热稳定值It2t=202×5=2000A2s答案：断路器及隔离开关的选择结果如下：信息工程与自动化学院.工厂供电.5.2.3高压熔断器的选择高压熔断器有户内和户外型两种，熔断器额定电压一般不超过35KV。熔断器没有触头，而且分断短路电流后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定，仅需校验断流能力。信息工程与自动化学院.工厂供电.高压熔断器在选择时，要注意以下几点：⑴户内型熔断器主要有RN1型和RN2型，RN1型用于线路和变压器的短路保护，而RN2型用于电压互感器保护。⑵RN型熔断器的额定电压应与线路额定电压相同，不得降低电压使用。⑶户外型跌落式熔断器需校验断流能力上下限值，应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值，而两相短路电流大于其下限值。⑷高压熔断器除了选择熔断器额定电流，还要选择熔体额定电流。信息工程与自动化学院.工厂供电.5.2.3高压熔断器的选择1．额定电压选择对于—般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于充填石英砂具有限流作用的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。信息工程与自动化学院.工厂供电.2．熔断器熔体额定电流选择：熔断器熔管额定电流应大于或等于所装熔体额定电流，即式中：——熔断器熔管额定电流（A）;——熔体额定电流（A）。FENFUNII··FUNI·FENI·信息工程与自动化学院.工厂供电.选择时还应必须满足以下几个条件：（1）正常工作时熔断器的熔体不应熔断，要求熔体额定电流大于或等于通过熔体的最大工作电流。（2）在电动机启动时，熔断器的熔体在尖峰电流的作用下不应熔断。（3）对于6~10kV变压器，凡容量在1000kVA及以下者，可采用熔断器作为变压器的短路及过载保护，其熔体额定电流可取为变压器一次侧额定电流的1.4～2倍。max..cFENIIpkFENII.TMNFENII.1.)2~5.1(信息工程与自动化学院.工厂供电.（4）低压网络中用熔断器作为保护时，为了保证熔断器保护动作的选择性，一般要求上级熔断器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流大两级以上。（5）应保证线路在过载或短路时，熔断器熔体未熔断前，导线或电缆不至于过热而损坏。信息工程与自动化学院.工厂供电.3．熔断器极限熔断电流或极限熔断容量的校验（1）对有限流作用的熔断器，由于它们会在短路电流到达冲击值之前熔断，因此可按下式校验断流能力：或式中：、—熔断器极限熔断电流和容量；、—熔断器安装处三相短路次暂态有效值和短路容量；''IIOFF''SSOFFOFFIOFFSIS信息工程与自动化学院.工厂供电.（2）对无限流作用的熔断器，由于它们会在短路电流到达冲击值之后时熔断，因此可按下式校验断流能力式中：、—熔断器安装处三相短路冲击电流有效值和短路容量；)3(shOFFII)3(shOFFSS)3(shI)3(shS信息工程与自动化学院.工厂供电.（3）对有断流容量下限值限制的熔断器，其断流容量的下限值在小电流接地系统中按下式校验：或式中：、—熔断器的断流电流和容量的下限值；、—最小运行方式下熔断器所保护线路末端两相短路电流的有效值和容量。）（2min·min·kOFFII）（2min·min·kOFFSSmin·OFFImin·OFFS）（2min·kI）（2min·kS信息工程与自动化学院.工厂供电.（4）保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体额定电流的选择考虑到变压器的正常过负荷能力（20%左右）、变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流，熔断器熔体额定电流应满足：IN·FE=（1.5～2.0)I1N·T式中，IN·FE为熔断器熔体额定电流；I1N·T为变压器一次绕组额定电流。信息工程与自动化学院.工厂供电.（5）保护电压互感器的熔断器熔体额定电流的选择因为电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5A。信息工程与自动化学院.工厂供电.4．熔断器保护灵敏度的校验为了保证熔断器在其保护范围内发生短路故障时能可靠地熔断，因此要求满足：≥(4～7)式中：——熔断器保护范围末端短路故障时流过熔断器最小短路电流。min·kIE